HackRF,一款简易的开源软件无线电平台

前言:关注本站的人都知道软件无线电频道是无线时代网站近期刚刚推出的。有人说5G时代就是软件无线电大量应用的时代,这句话或许有些夸大,但不得不承认,软件无线电将越来越多地应用到实际产品中,而不是单纯用于研究的。在后续的文章中,会陆续涉及到软件无线电平台的简介,设计与应用,本文的主角是HackRF。如果正在阅读本文的读者刚刚进入软件无线电领域,不妨先读一下这段话,可以少走一些弯路,转载自名为Bibby的博主:http://blog.163.com/dengzhibin2007@126/blog/static/23153158201071265416812/

软件无线电似乎在国内10年前就有人在开始炒概念了。作为该领域的新手, 真是后悔在中国国内网站上、书刊上、优秀硕士博士论文上花了N多的时间。很痛心中国的学术腐败都到了个什么样的程度。所有的文章几乎都是一个模子里边倒出来的,吹得天花乱坠,但是有几个人确实把这个炒得很热的东西做出来了的呢?不知道这些所谓的优秀博士论文硕士论文优秀在什么地方,印象最深的是国内某知名大学的一个学生做了个TI的C5000系列低端DSP外加一个1MHz多一些的ADC采样芯片,就号称是体现了软件无线的思想,是完整的解决方案。似乎稍微那么明白一点的人都应该知道这是瞎扯淡。不知到它怎么还堂而皇之的登上了全国优秀硕士毕业论文,参悟不出来啊。可想而知,优秀的尚且这样,那么那些绝大部份不够优秀的毕业论文该是什么样子?! 所以得出个结论,要想搞研发,就不要迷信什么狗屁优秀论文还有某些出版社出的所谓的开发丛书。

在最近一段时间的软件无线电技术与应用调研过程中,了解到国内外有多款软件无线电平台。其中有一款目前比较流行的叫做HackRF,从字面上看,Hack应该是“Hacker”的含义,RF就是射频的含义。国外的一名博主Taylor Killian 2013年发表在自己博客上的一篇文章介绍了三款平价的软件无线电平台并认为这三款产品将是未来一年中最受欢迎的平台,HackRF便是其中之一。

HackRF-jawbreaker

Shawn the Rock 写道“HackRF是一款全开源的硬件项目,其目的主要是为了提供廉价的SDR(软件定义无线电)方案”,作者Mike Ossmann在第一版HackRF Jawbreaker时通过Kickstart融资成功,之后Mike Ossmann开始进行了第二版HackRF One的开发,目前已经进入最后的阶段,这个开源项目的代码和文档都在github上,2014年3月13日一个中国厂商“提前”发布了HackRF One,真是聪(wu)明(chi)绝(zhi)顶(ji),并号称自己对HackRF Jawbreaker做了如下改进:

  • 删除了板载废柴微带天线
  • 将RFFC5072和MAX2837放入屏蔽罩内保护起来,防止外界及板上其它芯片的干扰,并防止静电击穿部分芯片
  • 重新布局,使得射频连线更紧凑

HackRF硬件设计架构

我暂且不去过多地评判这家中国厂商的做法,大家一起来看看HackRF的架构。附上HackRF的原理图,点击查看。我根据HackRF的原理图绘制了其简化的硬件设计框图,如下:

RF-Block-Diagram

PC机通过USB接口与NXP LP43xx微控制器通信,微控制器通过并行总线及GPIO模拟的JTAG接口与CPLD连接,MAX5864对发送的数据进行数模转换,对接收到的数据进行模数转换,MAX2837完成上/下变频,并通过宽带混频器RFFC5072提高频率范围,射频前端采用一级LNA/PA进行放大,并最终通过TR Switch与天线连接。

  • LPC4320/4330: ARM Cortex M4处理器, 主频204MHz
  • XC2C64A:Xilinx,CoolRunner-II系列CPLD,1500门
  • MAX2837:2.3GHz to 2.7GHz 无线宽带射频收发器
  • RFFC5072:混频器,提供80MHz到4200MHz的本振
  • MAX5864:ADC/DAC, 8-bit,22MHz采样率
  • Si5351C:I2C可编程任意CMOS时钟生成器
  • MGA-81563:0.1–6GHz 3V, 14 dBm 放大器
  • SKY13317:20 MHz-6.0 GHz 射频单刀三掷(SP3T)开关
  • SKY13350:0.01-6.0 GHz 射频单刀双掷(SPDT)开关

HackRF早期图片

在github中,我找到了HackRF的早期的图片,对其设计不敢恭维。

jawbreaker

相对于本站曾经介绍过的WARP,HackRF显得十分单薄,对于初学者,HackRF还是值得一玩的,毕竟价格比较实惠。

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